微量CuO促进锑红玻璃显色性能的研究

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硒红玻璃颜色鲜艳,制备工艺成熟,应用广泛,深受消费者喜爱。但硒红玻璃的着色剂硒与镉均为重度污染元素,在未来应用中必将受到限制。研究新型环保的红色玻璃非常有必要。锑红玻璃的透过率曲线与硒红玻璃相似,均为截止型透过率曲线。近几十年来锑红玻璃研究较少,制备工艺不成熟,着色机理不完善。因此研究锑红玻璃的制备工艺,着色机理,使其在将来的应用中取代硒红玻璃非常有必要。在Na2O-CaO-SiO2玻璃系统中添加着色剂Sb2O3,S,C熔制锑红玻璃,引入微量CuO作显色促进剂。在熔制过程用自制的氧化铝盖板密封石英坩埚,以减少着色剂的挥发。通过实验得到了锑红玻璃优良配方及成熟的制备工艺。在1400℃加料,1420-1460℃熔融3个小时,保温半个小时后出料。成型后的玻璃样品在550℃退火。在650℃保温200min后完成二次显色。在实验熔制的锑红玻璃密度、折射率与硒红玻璃基本相同。研究发现,随着氧化铜含量的增加,样品的截止吸收波长往短波方向移动;随着显色时间的增加,截止吸收波长往长波方向移动;随着显色温度的提高,样品的截止吸收波长往短波方向移动;随着着色剂浓度增加,样品截止吸收波长往长波方向移动。显色温度过高,样品容易变形;显色温度过低,样品不能着色。通过不同配方样品的透过率曲线分析,发现CuO在基础玻璃中含量是锑红玻璃显色稳定性的重要因素。在玻璃配合料中引入0.01%0.063wt.%显色促进剂CuO有利于锑红玻璃的着色。CuO含量在0.0250.063wt.%,样品颜色对显色温度非常敏感。CuO含量小于0.025wt.%,样品颜色对显色时间非常敏感。CuO含量大于0.1wt.%,玻璃瓷化,很难熔制锑红玻璃。通过对样品DTA,SEM,XRD的综合分析知锑红玻璃显色机理,在退火过程中玻璃完成了核化及部分晶化,胶粒在二次显色过程长大,从而使锑红玻璃着色。研究发现锑红玻璃分相是样品显色的根本原因,而微量CuO有利于玻璃的分相。分散相胶粒聚集程度比玻璃体高,比晶体结构的有序程度低,且随着CuO含量增加有序程度提高。玻璃的微观结构是影响透过率曲线的决定性因素,而CuO是影响玻璃微观结构的重要因素。适量CuO有利玻璃的分相,形成的胶粒颗粒度越小,分布均匀,制备的锑红玻璃颜色优良;过量的CuO使样品分相严重,甚至瓷化,胶粒颗粒度较大,分布较集中,达不到促进锑红玻璃显色的目的。
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